2012高考物理复习(第1轮)课件-机械波.

图7-2-4
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(2)规律：波源和观察者之间相互靠近，接收频 率大于波源频率，相互靠近的速度越大，接收频率 越高；波源和观察者之间相互远离，接收频率小于 波源频率，相互远离的速度越大，接收频率越低(相 互远离速度小于波速).
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(3)实质：波源的频率没有变化，只是观察者的接收 频率(单位时间内接收到的完全波个数)发生变化. (4)拓展：天文学上也存在多普勒效应，如果恒星远 离我们，我们接收到的光的频率会低于该恒星的发光频 率，这种现象称为红移；如果恒星靠近我们，我们接收 的光的频率会高于该恒星的发光频率，这种现象称为紫 移(又称蓝移).
(4)已知波速的大小和方向，可用平移法画出此时刻 前、后某一时刻的波形图.
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4.波的传播方向与质点的振动方向的判断方法
内容 沿波的传播方向，上坡时质点向下振动， 上下坡法 下坡时质点向上振动
同侧法
波形图上某点表示传播方向和振动方向 的箭头在图线同侧
将波形图沿传播方向进行微小平移，再 微平移法 由x轴上某一位置的两波形曲线上的点 来判定
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五、声波 1.有关声波的一些常识：声波由声源的振动在介
质中传播而产生.声波是纵波.人耳能听到的声波频率 范围是20Hz—20000Hz.人耳能够区分回声与原声的 最小时间间隔为 0.1s.声波也能发生反射、折射、干 涉、衍射和多普勒效应等现象.声波的共振现象称为 共鸣.
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2.次声波：频率低于20Hz的声波.由于次声 波的波长较长，更容易发生衍射，所以强度相同 的情况下，次声波传播距离更远.利用次声波可以 预报海啸、台风等.
列波相遇时，总能产生叠加，D错；综上所述，选 AC.
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2.波的衍射
(1)定义：波绕过障碍物继续传播的现象叫波的衍
射. (2)发生明显衍射的条件：障碍物的尺寸(或孔的 宽度)比波长小或相差不多时，可以观察到明显的衍射 现象. 说明：波遇到障碍物时，或多或少总能发生衍射， 但明显衍射则必须具备上述条件. (3)衍射是波所特有的现象之一.
状传播
D.因频率不同，这两列波相遇不能叠加
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波速由介质决定，同一绳上两波传播速度
相同，P是两波源中点，由两波源同时发出的两波 同时到达P点，A对；两波同时到达P点，是指①波 形的右端到达P点时，②波形的左端也到达P点，由 于f2＞f1，波速v相同，由 可知，
v f
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①波形的波长λ1和②波形的波长λ2关系是： λ1>λ2，可知②波形的波峰到达P点时，①波形的波 峰还在P的左侧，故两波峰的重叠点在P的左侧，B 错；由波的叠加原理可知，C对；不论频率如何，两
第七章
机械振动 机械波
第2讲 机械波
2
一、机械波
1.机械波：机械振动在介质中的传播过程.
2.机械波的产生 (1)产生条件：波源和传递振动的介质.
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(2)产生原理：介质可视为由许多质点组成， 相邻的质点间存在相互作用力.当介质中某个质点 (波源)开始振动时，在波的传播方向上，每个质点 都会被它前面的质点依次带动做受迫振动，这样， 原来没有振动的质点也会振动起来，从而把机械 振动这种振动形式传播开去，形成机械波.
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说明： a.机械波传播的只是机械振动这种振动形式以及能量 和信息，波传播方向上各个质点都只在其平衡位置附近振 动，不会随波发生迁移. b.由于波传播方向上各质点被依次带动做受迫振动，
所以各质点的振动频率(即波的频率)与波源频率相等，即 使波从一种介质进入另一种介质，频率也不会改变；另外， 波源向哪个方向开始振动，后面的质点都朝这个方向开始 振动.
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3.超声波：频率高于20000Hz的声波.超声波
的波长短，不易发生衍射，基本上沿直线传播， 因此，可以定向发射和接收.超声波有很强的穿透 能力，能穿透几厘米厚的金属.利用超声波的直线 传播特点和穿透能力的仪器有：超声波探伤仪、B 超等.
2.物理意义：表示某一时刻波传播方向上各质点相对平 衡位置的位移. 3.应用：由某时刻波的图象，可以获得：
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(1)该时刻各质点的位移以及该波的振幅和波长；
(2)已知波的传播方向，可知该时刻各质点的振动方 向；反之，在已知该时刻某质点的振动方向的条件下， 可判断波的传播方向； (3)已知波速，从图中读取波长后，可求得周期和频 率；
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c.简谐运动在介质中的传播形成简谐波，简谐波传 播时，各质点的振幅不变.对于简谐波而言，传播的距 离与波源振动的时间存在对应关系，在波源振动四分之 一周期的时间内，波传出四分之一个波长；在二分之一 个周期内，波传出二分之一个波长；在四分之三周期内， 波传出四分之三个波长；在一个周期内，波传出一个波 长；依此类推.
2
2n 1 .
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水面上有A、B两个振动情况完全相同的波 源，在AB连线的中垂线上有a、b、c三个质点，已知 某时刻a点是两列波的波峰相遇点，c点是与a点最相近 的波谷相遇点，b是ac的中点，如图7-2-3所示，那么以 下说法正确的是( )
CD
图7-2-3
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A.a点是振动加强点，c点是振动减弱点
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列车进站时做减速运动，为了提醒人员避 让，列车一直鸣笛，那么，静立在站台上的工作人 员听到的笛声频率 (填“高”或“低”)于声源的振 动频率，并且越来越 (填“高”或“低”).
高
列车进站时，与静立在站台上的工作 低 人员相互靠近，故工作人员听到的笛声频率高于声 源的振动频率，又由于列车的速度越来越慢，故听 到的频率越来越低.
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图象 上下坡法
同侧法
微平移法
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如图7-2-1所示为一沿x轴传播的简谐横波在 某时刻的波的图象，已知此时刻A点向下运动，波传 播速度大小为v=2m/s，试画出波在该时刻5s前及5s 后两个时刻的波的图象.
图7-2-1
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由此时刻A点正向下运动，可知波向右传播，5s
内， 波传播的距离为
Δs=v·Δt=10m；
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一波源在绳的左端发出半个波①，频率为
f1，振幅为A1；同时另一波源在绳的右端发出半个 波②，频率为f2(f2＞f1)，振幅为A2(A2＜A1)；P为两 波源的中点，如图7-2-2所示，下列说法正确的是 ( )
AC
图7-2-2
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A.两列波同时到达P点 B.两列波相遇时P点振动的峰值可以达到 A1+A2 C.两列波相遇再分开后，各自保持原来的形
能否产生稳定的干涉，取决于是否满足相干条件.
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b.“振动加强”是指振幅增大，不能理解为“位移 总是最大”；“振动减弱”是指振幅减小，不能理解为 “位移总是最小”；振动加强的点和振动减弱的点都在 振动，所以，完全有这样的可能：在某时刻，振动加强 的点恰好经过平衡位置，而振动减弱的点不在平衡位置， 此时，振动减弱的点的位移比振动加强的点的位移大. 也就是说，不能认为振动加强的点的位移总是比振动减 弱的点的位移大.
由图可知，波长 λ=8m；要画出 5s前时刻的波形图，本应把波形向左平移10m，但由于 “去整留零”，只需把波形向左平移2m，如右图中实线；
同理，要画出后5s时刻的波形图，则只需把波形向右平移 2m，如图中虚线.
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三、波的特有现象
1.波的叠加原理
两列波相遇后，互不干扰，仍以各自的运动特征 (如频率、波长、振幅、传播方向)继续向前传播，只是 在重叠区域里，任一质点的总位移，等于由这两列波 单独引起的位移的矢量和. 说明：由于波传递的只是机械振动的形式、能量 和信息(质点并不发生迁移)，所以相遇后能互不影响.
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四、波的其他现象 1.波的反射 波遇到障碍时，除了会发生衍射外，还会发生反射. 在波的反射中，反射角等于入射角；反射波的波长、频率 和波速的大小都与入射波相同.
2.波的折射
波从一种介质进入(不是垂直界面进入)另一种介质时， 传播方向会发生改变，这种现象叫波的折射.在波的折射
中，波的频率不变，但波速和波长都将发生改变.
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(2)频率f：简谐波的频率即指波传播方向上各质点振 动的频率.波的频率只由波源决定. (3)波速v：波的传播速度.同种波的波速只由介质决定. 说明： a.在同一均匀介质中，同一种类的机械波的波速相等，
与波的频率无关.
B.波速与振动速度是两个不同概念，在同一均匀介质 中，波速是恒定的，而质点的振动速度是不断变化的.
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Ｂ错；波源停止振动，波还能继续传播，直到 能量耗尽，故不会同时消失，Ｃ错；波源振动频 率越高，周期越短，波传播一个波长的时间是一 个周期，所以这个时间也就会越短，Ｄ对.综上所 述，选D.
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二、波的图象
1.波的图象：在平面直角坐标系中，用横坐标表示介质 中各质点的平衡位置，用纵坐标表示某一时刻各质点偏离平 衡位置的位移，连接各位移矢量的末端，得出的曲线即为波 的图象，又称波动图象.简谐波的图象是正弦(或余弦)曲线.
)
A. D波源在一个周期内，沿波传播方向运动了一个 波长的距离 B.相邻的、两个在振动过程中对平衡位置的位移 总是等大反向的点之间的距离就是半波长 C.波源停止振动，波也同时消失 D.波源振动频率越高，波传播一个波长的时间越 短.
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在一个周期内，波传出一个波长的距离，但 波源及波传播方向上的各个质点都只在其平衡位置附 近振动，不会随波迁移，Ａ错；相邻的、两个在振动 过程中对平衡位置的位移总是等大反向的点的平衡位 置之间的距离才是半波长，若少了“平衡位置”，则 两点运动过程中，距离是不断变化的，
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(4)波长、频率和波速的关系：v=λ· f
说明：
a.由于波在一个周期T内传出一个波长λ，所以波 速
s 1 这是从运动学中的速度概念上来理解波速表达式 v · · f.，
b.由
t T T 可知，波速由介质决定，频率由波源
决定，波长由介质和波源共同决定.
v f
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关于机械波，下面叙述正确的是(
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4.多普勒效应
(1)定义：由于波源和观察者之间有相互靠近或相 互远离的相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象. 说明：波源与观察者之间的相对运动必须存在相互 靠近或相互远离的情况，否则不会产生多普勒效应.因 为可能存在如图7-2-4所示的情况，观察者绕声源s做圆 周运动，虽有相对运动，但不会产生多普勒效应.
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3.波的干涉 (1)定义：频率相同(振动方向平行)的两列波叠加， 使某些区域振动加强，某些区域振动减弱，而且振动加 强区域和振动减弱区域相互间隔，这种现象叫波的干涉， 形成的图样叫干涉图样. (2)产生稳定干涉的条件：两列波的频率相同是产生 稳定干涉的一个必要条件.
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说明：
a.干涉也是波的特有现象，稳定干涉是波叠 加的结果，但波的叠加不一定能产生稳定干涉，
B.a点与c点都是振动加强点，b点是振动减弱
点 C.a点与c点此时刻位移最大，经过四分之一周
期后回到平衡位置；而b点此时刻处于平衡位置， 经过四分之一周期后，b处为波谷b、c三点中的任一点到两振源的距 离都相等，故a、b、c三点都是振动加强点，A、 B错，D对；图示时刻，c点处于波谷，a点处于波 峰，故b点处于平衡位置，再过四分之一周期，c 处的状态传到b处，故b处为波谷.综上所述.
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c .振动最弱的点有可能不振动，例如两列振
幅和频率都相同的简谐波干涉时，振动最弱的点 振幅为0，即不振动.
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(3)干涉区域内某点是振动加强点还是振动减弱 点的充要条件：
①加强：该点到两个波源的路程之差是波长的整
数倍，即δ=nλ.
②减弱：该点到两个波源的路程之差是半波长的 奇数倍，即

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3.波的分类
(1)横波：质点振动方向与波的传播方向垂直的波 叫横波.横波中，凸起的最高处叫波峰，凹陷的最低处叫 波谷. (2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一 直线上的波，叫纵波.纵波中，质点分布最密的地方叫密 部，质点分布最疏的地方叫疏部. 说明：绳波是横波，电磁波是横波；声波是纵波；
地震波既有横波，也有纵波.
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4.描述波的物理量
(1)波长λ：两个相邻的，在振动过程中对平衡 位置的位移总是相等的点之间的距离叫波长.
说明：
a.两个在振动过程中对平衡位置的位移总是相 等的点之间的距离是波长的整数倍.
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b.在横波中，相邻的两个波峰(或波谷)间 的距离是一个波长；在纵波中，相邻的两个密 部(或疏部)间的距离是一个波长. c.相邻的、两个振动过程中对平衡位置的 位移总是等大反向的点的平衡位置之间的距离 是半个波长.